CAN FD協議概述

CAN FD（Controller Area Network Flexible Data-rate）是傳統CAN協議的升級版本，主要改進包括：

• 更高的數據傳輸速率（最高可達5Mbps或更高）

• 更大的數據負載（最大64字節，傳統CAN只有8字節）

• 保持與傳統CAN相同的幀格式和錯誤檢測機制

要計算CAN FD每秒最多可傳輸多少幀報文，我們需要考慮以下幾個因素：

1. 幀結構組成

一個CAN FD幀由以下部分組成：

• 幀起始(SOF)：1 bit

• 仲裁字段：12-32 bits（包括標識符、RRS、IDE、SRR等）

• 控制字段：6 bits（包括FDF、BRS、ESI、DLC等）

• 數據字段：0-512 bits（0-64字節）

• CRC字段：17-21 bits

• 幀結束(EOF)：7 bits

• 幀間隔(IFS)：3 bits

CAN FD采用兩種速率：

• 仲裁階段速率（與標準CAN相同，通常最高1Mbps）

• 數據階段速率（最高可達5Mbps或更高）

最小幀為遠程幀（無數據字段）：

• 仲裁階段：44 bits @ 1Mbps = 44μs

• 數據階段：23 bits @ 5Mbps = 4.6μs

• 總計：48.6μs/幀

• 最大理論幀率：1/48.6μs ≈ 20,576幀/秒

最大數據幀（64字節）：

• 仲裁階段：44 bits @ 1Mbps = 44μs

• 數據階段：23 + 512 + 21 = 556 bits @ 5Mbps = 111.2μs

• 總計：155.2μs/幀

• 最大理論幀率：1/155.2μs ≈ 6,443幀/秒

實際應用中還需考慮：

• 協議開銷（ACK、錯誤幀等）

• 網絡負載（多節點通信時的仲裁時間）

• 控制器處理能力

• 電纜長度和信號質量

在理想條件下，CAN FD每秒最多可傳輸：

• 最小幀（遠程幀）：約20,000幀/秒

• 最大數據幀（64字節）：約6,400幀/秒

實際應用中，這個數字會根據網絡配置、負載情況和硬件性能有所降低。設計系統時應保留足夠的余量以確保可靠通信。